汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理第十一章發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行特性與匹配技術(shù)課件

發(fā)動(dòng)機(jī)原理第四篇運(yùn)行特性與性能調(diào)控

發(fā)動(dòng)機(jī)性能指標(biāo)隨工況參數(shù)——轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的變化規(guī)律——特性曲線(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)與汽車(chē)之間，動(dòng)力和傳動(dòng)系統(tǒng)要合理匹配發(fā)動(dòng)機(jī)特性曲線(xiàn)在不能滿(mǎn)足要求時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)和校正發(fā)動(dòng)機(jī)眾多特性參數(shù)并非對(duì)所有工況都是最優(yōu)的，希望能實(shí)時(shí)對(duì)多參數(shù)進(jìn)行調(diào)控，以達(dá)到全工況范圍內(nèi)性能綜合優(yōu)化的目的——電子控制技術(shù)使多參數(shù)調(diào)控得以實(shí)現(xiàn)本篇總綱

第11章：（1）發(fā)動(dòng)機(jī)特性，主要是運(yùn)行特性—速度特性、負(fù)荷特性、全（萬(wàn)有）特性的變化規(guī)律及測(cè)試方法；（2）運(yùn)行特性對(duì)汽車(chē)的適應(yīng)性及合理匹配并涉及混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)技術(shù)

第12章：發(fā)動(dòng)機(jī)從傳統(tǒng)的機(jī)械、液力調(diào)控向電子控制技術(shù)的發(fā)展，分別就汽、柴油機(jī)的控制功能和控制策略進(jìn)行了闡述。

各章內(nèi)容體系工況平面上邊界線(xiàn)

a

左側(cè)邊界線(xiàn)

c

右側(cè)邊界線(xiàn)b

橫坐標(biāo)上的d曲線(xiàn)

e曲線(xiàn)功率標(biāo)定——國(guó)標(biāo)11.1.2

發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行特性及其分析方法

1.發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行特性的評(píng)價(jià)方法

特性曲線(xiàn)、穩(wěn)態(tài)過(guò)程、瞬態(tài)工況

2．發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行特性參數(shù)間的關(guān)系汽油機(jī)：柴油機(jī)：11.2.2功率和油耗的測(cè)量

1．測(cè)功器

測(cè)功器是用來(lái)吸收試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的功，改變其負(fù)荷及轉(zhuǎn)速，模擬實(shí)際使用的各種工況同時(shí)測(cè)定發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩。輸出轉(zhuǎn)速由轉(zhuǎn)速表測(cè)得，則由公式求出功率

1）水力測(cè)功器

2）平衡式電力測(cè)功器

3）電渦流測(cè)功器

2.大氣修正

大氣狀況是指發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行地點(diǎn)的環(huán)境大氣壓力、大氣溫度和相對(duì)濕度。

修正系數(shù)

汽油機(jī)校正扭矩、功率；比油耗不校正11.3發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行特性與汽車(chē)匹配

11.3.1發(fā)動(dòng)機(jī)的速度特性與汽車(chē)動(dòng)力性匹配速度特性的定義——發(fā)動(dòng)機(jī)在油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)（油量調(diào)節(jié)齒條、拉桿或節(jié)氣門(mén)開(kāi)度）保持不變的情況下，主要性能指標(biāo)（轉(zhuǎn)矩、油耗、功率、排溫、煙度等）隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律。

外特性的定義——當(dāng)油量控制機(jī)構(gòu)在最大位置時(shí)，測(cè)得的特性為全負(fù)荷速度特性（簡(jiǎn)稱(chēng)外特性）

1.柴油機(jī)的速度特性

2.汽油機(jī)的速度特性

圖11.10汽油機(jī)在全、中、小三種負(fù)荷時(shí)各參數(shù)隨轉(zhuǎn)速變化的關(guān)系

圖11.11汽油機(jī)在全、中、小三種負(fù)荷時(shí)速度特性曲線(xiàn)

汽油機(jī)的速度特性曲線(xiàn)分析

有效轉(zhuǎn)矩曲線(xiàn)——轉(zhuǎn)速由低逐漸升高，指示熱效率、充量系數(shù)均上升，雖然機(jī)械效率略有下降，但有效轉(zhuǎn)矩總趨勢(shì)是上升的，到某一點(diǎn)取得最大值。隨著轉(zhuǎn)速繼續(xù)上升，由于指示熱效率、充量系數(shù)均下降，致使有效轉(zhuǎn)矩迅速下降，變化較陡。

3．柴油機(jī)和汽油機(jī)的速度特性對(duì)比分析

（1）柴油機(jī)在各種負(fù)荷的速度特性下的轉(zhuǎn)矩曲線(xiàn)都比較平坦

（2）汽油機(jī)的有效功率外特性線(xiàn)的最大值點(diǎn)，一般在標(biāo)定功率點(diǎn)；柴油機(jī)可以達(dá)到的最大值點(diǎn)的轉(zhuǎn)速很高，標(biāo)定點(diǎn)要比其低的多。

（3）柴油機(jī)的燃油消耗率曲線(xiàn)在各種負(fù)荷的速度特性下都比較平坦，最經(jīng)濟(jì)區(qū)的轉(zhuǎn)速范圍很寬。

4.發(fā)動(dòng)機(jī)外特性與汽車(chē)動(dòng)力性匹配

汽車(chē)驅(qū)動(dòng)輪上產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力

汽車(chē)行駛速度

(km／h)與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的關(guān)系

汽車(chē)的行駛阻力

汽車(chē)的行駛方程

汽車(chē)動(dòng)力性能最高速度——最高擋驅(qū)動(dòng)力曲線(xiàn)與水平路面行駛阻力曲線(xiàn)的交點(diǎn)

最大爬坡度——與最低擋驅(qū)動(dòng)力曲線(xiàn)上最大驅(qū)動(dòng)力點(diǎn)相切的行駛阻力曲線(xiàn)所對(duì)應(yīng)的道路坡度汽車(chē)的加速度（加速時(shí)間）——在給定行駛速度和變速器擋位下，最大驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力之差，就是后備驅(qū)動(dòng)力，可用于加速，按式(11-19)計(jì)算汽車(chē)的加速度。

5.發(fā)動(dòng)機(jī)外特性適應(yīng)性與特性校正

圖11.13汽、柴油機(jī)外特性線(xiàn)與阻力線(xiàn)的穩(wěn)態(tài)平衡關(guān)系

4）非電控柴油機(jī)的轉(zhuǎn)矩校正

液力校正——通過(guò)改變噴油系統(tǒng)的液力參數(shù)，如噴孔通過(guò)面積、出油閥偶件間隙等來(lái)直接改變曲線(xiàn)的趨勢(shì)

液力校正的曲線(xiàn)1—冒煙極限

2—未校正的標(biāo)定功率供油量曲線(xiàn)

3—使用彈簧校正器的供油量曲線(xiàn)

4—出油閥校正器的供油量曲線(xiàn)

機(jī)械校正——加速踏板位置不變時(shí)，油量調(diào)節(jié)桿位置隨轉(zhuǎn)速下降而自動(dòng)增大，達(dá)到校正的目的?！{(diào)速裝置

11.3.2車(chē)用柴油機(jī)的調(diào)速特性

1.發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)定工作原理

圖11.15汽油機(jī)與柴油機(jī)的自調(diào)節(jié)性能

比較汽油機(jī)任何節(jié)氣門(mén)位置時(shí)，向下傾斜的速度特性線(xiàn)與向上傾斜的阻力矩線(xiàn)(圖示點(diǎn)畫(huà)線(xiàn))的交點(diǎn)都是能穩(wěn)定運(yùn)行、轉(zhuǎn)速變動(dòng)不大的工況點(diǎn)。即使外特性線(xiàn)的最高空車(chē)轉(zhuǎn)速，也不會(huì)高到不能接受的程度。因此汽油機(jī)不存在超速過(guò)多的“飛車(chē)”危險(xiǎn)。

柴油機(jī)速度特性線(xiàn)在油量調(diào)節(jié)桿位置不變時(shí)獲得，出現(xiàn)下述問(wèn)題：游車(chē)或飛車(chē)熄火兩種基本調(diào)速模式(2)全程調(diào)速模式

調(diào)速器在任何轉(zhuǎn)速均能起調(diào)速作用的模式為全程調(diào)速模式

兩種基本調(diào)速模式(1)兩極調(diào)速模式

調(diào)速器只在標(biāo)定轉(zhuǎn)速以及某一低速起調(diào)速作用，而廣大中間轉(zhuǎn)速不起作用

調(diào)速器的結(jié)構(gòu)原理與性能指標(biāo)

1）轉(zhuǎn)速給定元件——加速踏板2）轉(zhuǎn)速感受元件——飛錘3）執(zhí)行機(jī)構(gòu)——傳動(dòng)部分全程調(diào)速器的結(jié)構(gòu)原理兩極調(diào)速器的結(jié)構(gòu)原理調(diào)速器的性能指標(biāo)調(diào)速率可通過(guò)柴油機(jī)突變負(fù)荷試驗(yàn)測(cè)定。試驗(yàn)時(shí)，先讓柴油機(jī)在標(biāo)定工況下運(yùn)轉(zhuǎn)，然后突卸全部負(fù)荷，測(cè)定突變負(fù)荷前后的轉(zhuǎn)速。穩(wěn)定調(diào)速率瞬時(shí)調(diào)速率不靈敏度全程調(diào)速器、兩極調(diào)速器性能比較1）轉(zhuǎn)速控制性能：全程各工況均可控制轉(zhuǎn)速在較小范圍內(nèi)變動(dòng)兩極除高速及怠速可控制轉(zhuǎn)速在較小范圍內(nèi)變動(dòng)外，面工況的轉(zhuǎn)速控制取決于駕駛員的操作，轉(zhuǎn)速變化較大2）過(guò)渡過(guò)程：全程加速性好，但加、減速時(shí)常有不平穩(wěn)及前后顛簸的感覺(jué)全程加速踏板踩到底時(shí)，加速性與全程調(diào)速器相同。其余情況下過(guò)渡平穩(wěn)，無(wú)強(qiáng)烈顛簸感。全程調(diào)速器、兩極調(diào)速器性能比較3）操縱性能：全程：駕駛員直接控制調(diào)速?gòu)椈?，比較費(fèi)力，易疲勞，但由于負(fù)荷變化時(shí)轉(zhuǎn)速變動(dòng)小，故不必經(jīng)常踩換油門(mén)踏板位置兩極：操作輕便，但因轉(zhuǎn)速隨負(fù)荷變化較大，故經(jīng)常要變換加速踏板位置4）排放全程：加速時(shí)易冒黑煙兩極：除全負(fù)荷加速外，其余工況加速時(shí)，可控制煙度在較小范圍內(nèi)變化全程調(diào)速器、兩極調(diào)速器性能比較作業(yè)效率：全程滿(mǎn)負(fù)荷減速行駛時(shí)，只須減小加速踏板位置即可，不必頻繁換排擋兩極由于減小加速踏板位置也使油量和扭矩下降，因此只能換低擋運(yùn)行，作業(yè)效率下降第四節(jié)負(fù)荷特性、全特性（萬(wàn)有特性）與汽車(chē)經(jīng)濟(jì)性匹配負(fù)荷特性：當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)保持轉(zhuǎn)速不變時(shí)，性能指標(biāo)隨負(fù)荷而變化的規(guī)律叫做發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷特性全特性（萬(wàn)有特性）：負(fù)荷和轉(zhuǎn)速都變化時(shí)性能參數(shù)的變化規(guī)律。汽油機(jī)

指示效率、

機(jī)械效率、

充氣效率、

過(guò)量空氣系數(shù)、油耗率、

總油耗

隨負(fù)荷的變化柴油機(jī)

指示效率、

機(jī)械效率、

循環(huán)供油量、油耗率、

總油耗

隨負(fù)荷的變化汽、柴油機(jī)負(fù)荷特性曲線(xiàn)的對(duì)比

汽、柴油機(jī)負(fù)荷特性曲線(xiàn)的對(duì)比1)汽油機(jī)有效燃油消耗率都比同負(fù)荷的柴油機(jī)高

2)中、低負(fù)荷處的差值明顯比最低油耗點(diǎn)和標(biāo)定功率處大。

統(tǒng)計(jì)資料表明，汽、柴油機(jī)最低燃油消耗率的差值約15％一30％，而綜合使用油耗的差值可達(dá)25％～45％

發(fā)動(dòng)機(jī)的全特性(萬(wàn)有特性)

發(fā)動(dòng)機(jī)的全特性(萬(wàn)有特性)圖發(fā)動(dòng)機(jī)的全特性(萬(wàn)有特性)圖改善發(fā)動(dòng)機(jī)與汽車(chē)經(jīng)濟(jì)性匹配發(fā)動(dòng)機(jī)自身節(jié)油是改善整車(chē)燃油經(jīng)濟(jì)性的基礎(chǔ)發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)裝置的匹配——在經(jīng)濟(jì)區(qū)工作11.3.4混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)技術(shù)

概述在汽車(chē)上裝有內(nèi)燃機(jī)和電動(dòng)機(jī)兩種動(dòng)力源，將產(chǎn)生動(dòng)力的部件與電能儲(chǔ)存元件以不同的方式結(jié)合起來(lái)，可以形成不同類(lèi)型的HEV

優(yōu)點(diǎn)：

1)可以發(fā)揮內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)和純電動(dòng)汽車(chē)的雙重優(yōu)點(diǎn)2)續(xù)駛里程和動(dòng)力性能夠3）減少了變工況時(shí)的排放，節(jié)約能量。4）可暫時(shí)零排放2.混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)方式與控制策略

1)串聯(lián)式混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

發(fā)動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)逆變器蓄電池組發(fā)電機(jī)圖11.30Canter串聯(lián)混合動(dòng)力控制策略

圖11.31并聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)

發(fā)動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)逆變器蓄電池組圖11.3